Question

14．为分析某由氧化铜和铜组成的混合物中氧化铜的质量分数，现取3份该混合物各20g，分别缓慢加入到50g、100g、150g某稀硫酸中，测得三组实验数据如表：

	第I组	第Ⅱ组	第Ⅲ组
稀硫酸的质量/g	50	100	150
溶解固体的质量/g	10.0	16.0	16.0

根据实验及有关数据进行分析与计算：
（1）第I组实验中反应物稀硫酸（填“氧化铜“、“稀硫酸”或“氧化铜与稀硫酸”）反应完．
（2）20g样品中含氧化铜的质量为16g．
（3）根捃第Ⅰ组数据计算所用的稀硫酸溶质的质量分数（写出计算过程）
（4）将第Ⅱ组混合物过滤，在滤液中滴加10%的NaOH溶液，画出在该混合溶液中加入10%NaOH溶液的质量与生成沉淀质量变化关系的曲线图．

Answer 1

分析 （1）样品中的氧化铜和硫酸反应而铜不和硫酸反应，
（2）样品中的氧化铜和硫酸反应而铜不和硫酸反应，第一组实验50g稀硫酸溶解掉固体的质量是10.0g，第二组实验是100g稀硫酸溶解掉固体的质量是16.0g，由此得出结论，第一组实验酸不足，第二组实验酸剩余氧化铜完全反应掉，从而可求出20g样品中含氧化铜的质量，利用质量分数的公式求出样品中氧化铜的质量分数．
（3）由上分析第一组实验酸完全反应，因此可利用第一组实验中的数据和CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O 求出所用的稀硫酸溶质的质量分数．
（4）由上分析第二组实验中酸有剩余，当往溶液中滴加氢氧化钠溶液时，我们可看成氢氧化钠溶液先和酸反应再和硫酸铜反应．利用第二组实验中的数据和CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O 计算出剩余的稀硫酸的质量，从而得到起点坐标，然后再利用CuSO₄+2NaOH=Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄ 求出和硫酸铜反应的氢氧化钠溶液的质量以及生成的沉淀的质量从而得到折点坐标．

解答 解：（1）样品中的氧化铜和硫酸反应而铜不和硫酸反应，第I组实验中反应物是稀硫酸反应完；故填：稀硫酸；
（2）20g样品中含氧化铜的质量16g，故填：16．
样品中氧化铜的质量分数：$\frac{16g}{20g}$×100%=80%，故填80%．
（3）设：稀硫酸的溶质质量分数为x
CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O
 80     98
10g   50g•x
x=24.5%
答：所用稀硫酸的溶质质量分数为24.5%．
（4）设和16g氧化铜反应的稀硫酸质量为y，生成的硫酸铜的质量为z．
CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O
 80      98        160
16g   24.5%y     z
$\frac{80}{16g}=\frac{98}{24.5%y}=\frac{160}{z}$
解得 y=80g
解得 z=32g
设和（100g-80g）稀硫酸反应的氢氧化钠溶液的质量为m．
                  H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2 H₂O
                   98           80
（100g-80g）×24.5% 10%m
$\frac{98}{（100g-80g）×24.5%}=\frac{80}{10%m}$
解得m=40g因为向有稀硫酸和硫酸铜的溶液中滴加氢氧化钠溶液时，可以看成氢氧化钠溶液先和硫酸反应再和硫酸铜反应，所以我们得到起点坐标（40，0）．
设和生成的硫酸铜反应的氢氧化钠溶液的质量为n，反应生成的沉淀的质量为w．
CuSO₄+2NaOH=Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄
160           80        98
32g         10%n      w
$\frac{160}{32g}=\frac{80}{10%n}=\frac{98}{w}$
解得n=160g，w=19.6g
和剩余的稀硫酸以及硫酸铜反应的氢氧化钠溶液的质量总和是40g+160g=200g，所以我们得到折点坐标（200，19.6），故绘制图象如图．

点评 本题利用图表的方式来分析和解决化学计算中的有关问题，要求学生有较强的识图能力和数据分析能力以及绘制图象的能力．